JP2003001487A - ハンダ付けフラックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 保存時のハンダ金属とフラックスとの反応が
抑制された、ハンダ付け性が高く、保存安定性が良好な
ハンダ付けフラックスの提供。 【解決手段】 カルボン酸基を有し軟化点が１００℃以
下の樹脂成分を１〜５０質量％、酸解離定数（ｐＫａ）
が１０．０〜１１．５の範囲内で沸点が５０℃〜２００
℃の範囲内である有機アミンおよび非イオン性有機ハロ
ゲン化合物を含有し、全体としてｐＨが４〜９の範囲内
であるすることを特徴とするハンダ付けフラックス。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品の回路基
板への実装に用いられるハンダ付けフラックス、それを
用いたハンダペースト、特にＰｂフリーハンダを用いた
ハンダペースト並びに該ハンダペーストを用いた回路基
板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハンダ付けフラックス、ハンダペース
ト、糸ハンダ、フロ−用液状フラックス等は、エレクト
ロニクス産業において電子部品を表面実装するために用
いられている。ハンダペーストは、プリント基板の上に
スクリーン印刷または場合によってはディスペンサーに
より塗布される。その後部品が搭載され、ハンダペース
トがリフローされる。リフローとは、部品が搭載された
基板を予備、その後ハンダの融点以上に加熱し部品の接
合を行なう一連の操作をいう。

【０００３】また、最近は環境問題から、鉛を含まない
Ｐｂフリーハンダが推奨されており、これに対応してＰ
ｂフリーハンダに移行すべく開発が進められ、接合強度
の信頼性から、錫−銀系、錫−銅系、錫−亜鉛系が特に
有望視されている。従来の錫−鉛系ハンダは、錫、鉛の
電位が非常に近いため安定であるが、Ｐｂフリーハンダ
は、錫と銀、銅、亜鉛に電位差が生じるため、ハンダ金
属が酸素と接すると卑な金属が酸化する。ハンダ接合の
ためにはこの酸化膜を除去する必要があり、そのために
はフラックスとして強い活性剤を使用する必要がある。
しかしながら、活性剤が強くなるとハンダ金属とフラッ
クスとが反応し、ハンダペーストの安定性が低下し、ハ
ンダ付け性が低下する。特に、Ｓｎ−Ｚｎ系のハンダ
は、亜鉛が鉛よりも卑な電位のために、フラックスに含
まれる活性剤と反応し著しくハンダ付け性が低下し実用
化が困難とされてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑みなされたもので、保存時のハンダ金属とフラッ
クスとの反応が抑制された、ハンダ付け性が高く、保存
安定性が良好なハンダ付けフラックスを提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記の課題を
解決すべく鋭意検討した結果、活性剤として有機ハロゲ
ン化合物を用いたハンダ付けフラックスにおいて、軟化
点が１００℃以下のカルボン酸基を有する化合物、及び
沸点が５０℃〜２００℃、ｐＫａが１０．０〜１１．５
のアミンを含有させることにより、従来使用が困難であ
ったＰｂフリーハンダにおいても高いハンダ付け性と保
存安定性が得られることを見出し本発明を完成させた。
即ち、本発明は以下に関する。

【０００６】［１］ カルボン酸基を有し軟化点が１０
０℃以下の樹脂成分、酸解離定数（ｐＫａ）が１０．０
〜１１．５の範囲内で沸点が５０℃〜２００℃の範囲内
である有機アミンおよび非イオン性有機ハロゲン化合物
を含有することを特徴とするハンダ付けフラックス。 ［２］ 樹脂成分を１〜５０質量％、有機アミンを０．
０５〜２０質量％の範囲で含み、全体としてｐＨが４〜
９の範囲内である上記［１］に記載のハンダ付けフラッ
クス、 ［３］ 樹脂成分が、酸価が１４０〜１８０ｍｇＫＯＨ
／ｇ、軟化点が６０〜９０℃の天然ロジン、不均化ロジ
ン、水添ロジン、変性ロジンの一種または２種以上の混
合物を含む樹脂である上記［１］または［２］に記載の
ハンダ付け用フラックス、

【０００７】［４］ 有機アミンが、炭素、水素、窒素
元素を含む脂肪族モノアミンまたは脂環式モノアミンで
ある上記［１］〜［３］の何れかに記載のハンダ付けフ
ラックス、 ［５］ 有機アミンが、３−アミノペンタン、ｉｓｏ−
アミルアミン、ネオペンチルアミン、ｔ−ペンチルアミ
ン、ｎ−ペンチルアミン、ｎ−ヘキシルアミン、シクロ
ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、２−オクチルアミ
ン、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、ジ−ｉ
ｓｏ−プロピルアミン、ジ−ｉｓｏ−ブチルアミン、ジ
−ｎ−ブチルアミン、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミン、トリ
エチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジ
メチルシクロヘキシルアミン、ピペリジン、Ｎ−メチル
ピペリジン、２−メチルピペリジン、３−メチルピペリ
ジン、４−メチルピペリジン、Ｎ−エチルピペリジン、
２−エチルピペリジン、３−エチルピペリジン、４−エ
チルピペリジン、１−ｎ−プロピルピペリジン、２，６
−ジメチルピペリジン、３，５−ジメチルピペリジン、
２，２，６−トリメチルピペリジン、２，２，４−トリ
メチルピペリジン、２，２，６，６−テトラメチルピペ
リジン、ピロリジン、２，５−ジメチルピロリジン、Ｎ
−メチルピロリジン、ヘキサメチレンイミン、ヘプタメ
チレンイミンから選択される何れか１つである上記
［１］〜［４］の何れかに記載のハンダ付けフラック
ス、

【０００８】［６］ 上記［１］〜［５］の何れかに記
載のハンダ付けフラックスを用いたハンダ粉末とを含む
ハンダペースト、 ［７］ ハンダ粉末がＰｂフリーハンダであることを特
徴とする上記［６］に記載のハンダペースト、 ［８］ Ｐｂフリーハンダ粉末が亜鉛を含むことを特徴
とする上記［７］に記載のハンダペースト、

【０００９】［９］ 上記［６］〜［８］の何れかに記
載のハンダペーストを回路基板上に塗布し、該塗布部に
電子部品を載置し、その後回路基板を加熱して電子部品
を回路基板上に接合する回路基板の製造方法、 ［１０］ 上記［１］〜［５］の何れかに記載のハンダ
付けフラックスを溶剤で希釈して作製したフロー用液状
フラックス、 ［１１］ 上記［１］〜［５］の何れかに記載のハンダ
付けフラックスとハンダ合金とを含むヤニ入り糸ハン
ダ、 ［１２］ ハンダ合金が亜鉛を含むことを特徴とする上
記［１１］に記載のヤニ入り糸ハンダ、および ［１３］ 上記［１］〜［５］の何れかに記載のハンダ
付けフラックスを用いて製造した回路基板、及び電子部
品の接合物、を開発することにより上記の課題を解決し
た。

【００１０】

【発明の実施の形態】ハンダ付けフラックス、ハンダペ
ースト、糸ハンダ、フロ−用液状フラックスには、合成
樹脂やロジンからなる樹脂成分、有機酸成分等の活性
剤、溶剤、チクソトロピック剤、その他必要に応じてｐ
Ｈ調整剤、防錆剤、酸化防止剤などが配合されている。
本発明のハンダ付けフラックスは非イオン性有機ハロゲ
ン化合物を含み、さらに、カルボン酸基を有する軟化点
が１００℃以下の樹脂成分、酸解離定数（ｐＫａ）が１
０．０〜１１．５の範囲内で沸点が５０℃〜２００℃の
範囲内である有機アミンおよび非イオン性有機ハロゲン
化合物を含有することを特徴とするハンダ付けフラック
スである。

【００１１】本発明で用いるカルボン酸基を有し、軟化
点が１００℃以下の樹脂成分としては、通常ハンダ付け
フラックスに使用されている合成樹脂であってもよい
が、一般には安価なガムロジン、ウッドロジン、トール
油ロジンなどの天然ロジンや、それを安定化した不均化
ロジン、水添ロジン、変性ロジン等を例示できる。これ
らの樹脂成分は単独で使用してもよいし、２種類以上を
併用してもよい。この中で特に、酸価が１４０〜１８０
の範囲内で、軟化点が６０〜９０℃の範囲内の樹脂を用
いることが好ましい。

【００１２】樹脂成分の添加量は用いるハンダ合金の組
成やフラックスとしての用途により異なるが、フラック
ス全量に対して、１〜５０質量％の範囲内、より好まし
くは、５〜４０質量％の範囲内、最も好ましくは、１０
〜３０質量％の範囲内とする。樹脂成分の添加量が、５
０質量％より高くなると粘度が高くなり良好な印刷性が
得られない。一方、１質量％より低くなると粘度が低く
なり良好な印刷性が得られない。本発明の樹脂成分の軟
化点は、環球法による軟化点測定装置（ＡＳＴＭ規定Ｎ
ｏ．Ｄ３６及びＤＩＮ １９９５）により行ったものを
使用している。具体的には、樹脂成分を充てんした黄銅
製環を水浴中に水平に保持し、試料の中心に一定重量の
鋼球を載せ、一定速度で浴温を上昇させ、樹脂成分が次
第に軟化し、鋼球が下降し、ついに厚さ２５ｍｍの位置
の底板に達したときの示度をもって軟化点とする。

【００１３】酸価とは、樹脂１ｇ中に含まれる遊離脂肪
酸を中和するのに要する水酸化カリウム（ＫＯＨ）のミ
リグラム当量数をいう。本発明の樹脂成分の酸価は、Ｄ
ＩＮ ５５９３５により行う。具体的には、中性のエタ
ノール（９５％）とベンゼンとの混合液（混合比率１：
１）５０ｍｌに樹脂成分０．６ｇを溶解し、フェノール
フタレインを指示薬として中和に要するＫＯＨの量を測
定する。得られたＫＯＨの量から、樹脂成分１ｇ中に含
まれる遊離脂肪酸を中和するのに要したＫＯＨのミリグ
ラム数を求め、この値を酸価とする。

【００１４】本発明で樹脂成分として用いることが好ま
しい、酸価が１４０〜１８０の範囲内で、軟化点が６０
〜９０℃の範囲内の樹脂成分としては、ガムロジン、ウ
ッドロジン、トール油ロジンなどの天然ロジンや、それ
らロジン類を安定化した不均化ロジン、水添ロジン、変
性ロジン等を例示できる。これらの樹脂成分は、単独で
使用してもよいし、２種類以上を併用してもよい。

【００１５】また、従来フラックスに粘度調整のために
配合されている周知の樹脂も添加することができる。た
とえば、酸価が１４０〜１８０の範囲で、軟化点が６０
〜９０℃の範囲外の重合ロジン、ロジンエステルなどの
ロジン、合成樹脂としてはポリエステル、ポリウレタ
ン、アクリル系樹脂その他を粘度調整のために添加して
もよく、結果として樹脂成分が酸価１４０〜１８０，軟
化点６０〜９０℃であれば好ましく使用できる。

【００１６】本発明のフラックスにおいては、軟化点が
１００℃以下のカルボン酸基を有する樹脂成分とともに
沸点が５０℃〜２００℃、酸解離定数（ｐＫａ）が１
０．０〜１１．５の有機アミンを配合する。ここで酸解
離定数ｐＫａとは、酸解離定数の逆数の常用対数であっ
て酸の強さを示す尺度の一つであり、この値が大きいほ
ど強い酸を示す。例えば電解質の物質をＢＯＨで表し、
水溶液中での電離平衡を ＨＡ⇔Ｈ⁺＋Ａ^- で表すとき、酸解離定数は ｐＫａ＝−ｌｏｇ〔［Ｈ⁺］［Ａ^-］／［ＨＡ］〕 で定義される。ここで［Ｈ⁺］、［Ａ^-］はイオンの濃度
を表し、［ＨＡ］は分子の濃度を表す。

【００１７】本発明でハンダ付けフラックスに添加する
有機アミンのｐＫａの測定方法としては、通常は水溶液
に有機アミンを溶解しｐＨを測定して、その濃度等を補
正して測定を行う。水に溶けない物質については、別の
溶剤に溶解して、溶剤の乖離定数を水と同様に補正して
測定する。また、ｐＫａは物質固有の値のため、化学便
覧（日本化学会 編）等の値を用いることができる。本
発明のフラックスは上記の有機アミンを含むことにより
ハンダ金属溶融後の未溶融ハンダ粒子およびハンダボー
ルの発生が防止でき、ハンダ付け性が著しく向上してい
る。

【００１８】その作用機構はさだかではないが、フラッ
クスの保存時においては、本発明の樹脂成分のカルボン
酸と有機アミンが塩を形成し樹脂成分のカルボン酸の活
性剤としての機能を抑制し、１００℃以上の昇温時に
は、有機アミンが揮発することにより樹脂成分のカルボ
ン酸の活性力が増加し、ハンダ付け性が向上するためと
思われる。この際、樹脂成分のカルボン酸は、フラック
ス中の有機ハロゲン化合物と共存することにより活性力
を発揮するものと考えられる。

【００１９】有機アミンとしては、沸点が５０℃〜２０
０℃の範囲内で、ｐＫａが１０．０〜１１．５の範囲内
の炭素、水素、窒素元素のみで構成された脂肪族モノア
ミン、脂環式モノアミンが特に好適である。モノアミン
とは、アミン１分子中にあるアミンの窒素の数が１個の
物質をいう。

【００２０】具体的には、３−アミノペンタン、ｉｓｏ
−アミルアミン、ネオペンチルアミン、ｔ−ペンチルア
ミン、ｎ−ペンチルアミン、ｎ−ヘキシルアミン、シク
ロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、２−オクチルアミ
ン、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、ジ−ｉ
ｓｏ−プロピルアミン、ジ−ｉｓｏ−ブチルアミン、ジ
−ｎ−ブチルアミン、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミン、トリ
エチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジ
メチルシクロヘキシルアミン、ピペリジン、Ｎ−メチル
ピペリジン、２−メチルピペリジン、３−メチルピペリ
ジン、４−メチルピペリジン、Ｎ−エチルピペリジン、
２−エチルピペリジン、３−エチルピペリジン、４−エ
チルピペリジン、１−ｎ−プロピルピペリジン、２，６
−ジメチルピペリジン、３，５−ジメチルピペリジン、
２，２，６−トリメチルピペリジン、２，２，４−トリ
メチルピペリジン、２，２，６，６−テトラメチルピペ
リジン、ピロリジン、２，５−ジメチルピロリジン、Ｎ
−メチルピロリジン、ヘキサメチレンイミン、ヘプタメ
チレンイミンなどが例示できるが、この中で特に、２級
および３級の脂肪族または脂環式アミンであるトリ−ｎ
−プロピルアミン、ピペリジン、Ｎ−メチルピペリジ
ン、３−メチルピペリジンを用いることが好ましい。

【００２１】本発明のハンダ付けフラックスにおいて、
有機アミンの沸点が５０℃未満の場合は、ハンダペース
トの保存中、印刷時或いは部品搭載時において室温にお
いても有機アミンが揮発し、カルボン酸の活性力が増し
ハンダペーストが劣化し接着性を低下させる。また有機
アミンの沸点が２００℃より高い場合は、接合時（リフ
ロー時）においても有機アミンが樹脂成分のカルボン酸
或いは活性剤の酸性成分の活性機能を抑制し、ハンダ付
け性を低下させるものと推定する。本発明の有機アミン
のｐＫａが１０．０より低い場合は、本発明の樹脂成分
のカルボン酸または活性剤の酸性成分との塩形成力が弱
く、室温においてカルボン酸の活性剤としての機能を抑
制する効果が弱くなり。また有機アミンのｐＫａが１
１．５より高い場合は、カルボン酸との塩形成力が強く
なりすぎて、カルボン酸の活性剤としての機能を抑制し
ハンダ付け性が低下するものと推定している。特に錫−
亜鉛系のハンダ合金やＰｂフリーハンダ合金に用いる場
合には、有機アミンの沸点を８０℃〜１５０℃の範囲
内、ｐＫａを１０．０〜１１．２の範囲内とすることが
特に好ましい。

【００２２】本発明の有機アミンは単独で使用してもよ
いし、２種類以上を併用してもよい。またこの際、ハン
ダ付けフラックスのｐＨを４〜９の範囲内、より好まし
くは６〜８の範囲とすることがハンダ合金とフラックス
との反応を抑制する意味で好ましい。なお有機アミンの
添加量は、ハンダペーストのフラックスの全量に対し、
０．０５〜２０質量％の範囲内とすることが好ましい。
添加量が０．０５質量％未満ではｐＨ調整剤としての効
果が十分でなく、添加量が２０質量％を超えるとハンダ
ペーストが吸湿しやすくなり好ましくない。

【００２３】本発明のハンダ付けフラックスは、活性剤
としては特に非イオン性有機ハロゲン化合物を含有して
いる。従来の錫−鉛系ハンダでは、活性剤としてイオン
性のものが多く用いられてきた。しかしイオン性の活性
剤は、室温下でも活性を有するため、保存安定性には悪
影響を与えていた。本発明のハンダ付けフラックスの活
性剤に用いた非イオン性有機ハロゲン化合物は、常温に
おいてはフラックス製造後使用するまでの保存中や印刷
時にはハンダ金属粒子と反応することなく長期間にわた
り安定であり、活性剤性能が劣化することがな。しかし
一旦リフロー時加熱されたときにはじめて分解し、活性
を発現する化合物である。このような有機ハロゲン化合
物は、特公昭５６−３２０７９号公報、特開平３−１０
６５９４号公報、特公平４−５９０７９号公報などに有
効な化合物が開示されている。

【００２４】本発明において、用いることが好ましい有
機ハロゲン化合物としては、例えば、１−ブロモ−２−
ブタノール、１−ブロモ−２−プロパノール、３−ブロ
モ−１−プロパノール、３−ブロモ−１，２−プロパン
ジオール、１，４−ジブロモ−２−ブタノール、１，３
−ジブロモ−２−プロパノール、２，３−ジブロモ−１
−プロパノール、１，４−ジブロモ−２，３−ブタンジ
オール、２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオ
ール、１−ブロモ−３−メチル−１−ブテン、１，４−
ジブロモブテン、１−ブロモ−１−プロペン、２，３−
ジブロモプロペン、ブロモ酢酸エチル、α−ブロモカプ
リル酸エチル、α−ブロモプロピオン酸エチル、β−ブ
ロモプロピオン酸エチル、α−ブロモ−酢酸エチル、
２，３−ジブロモコハク酸、２−ブロモコハク酸、２，
２−ジブロモアジピン酸、２，４−ジブロモアセトフェ
ノン、１，１−ジブロモテトラクロロエタン、１，２−
ジブロモ−１−フェニルエタン、１，２−ジブロモスチ
レン、４−ステアロイルオキシベンジルブロマイド、４
−ステアリルオキシベンジルブロマイド、４−ステアリ
ルベンジルブロマイド、４−ブロモメチルベンジルステ
アレート、４−ステアロイルアミノベンジルブロマイ
ド、２，４−ビスブロモメチルべンジルステアレート、
４−パルミトイルオキシベンジルブロマイド、４−ミリ
ストイルオキシベンジルブロマイド、４−ラウロイルオ
キシべンジルブロマイド、４−ウンデカノイルオキシベ
ンジルブロマイド、９，１０，１２，１３，１５，１６
−ヘキサブロモステアリン酸、９，１０，１２，１３，
１５，１６−へキサブロモステアリン酸メチルエステ
ル、同エチルエステル、９，１０，１２，１３−テトラ
ブロモステアリン酸、同メチルエステル、同エチルエス
テル、９，１０，１２，１３，１５，１６−へキサブロ
モステアリルアルコール、９，１０，１２，１３−テト
ラブロモステアリルアルコール、１，２，５，６，９，
１０−ヘキサブロモシクロドデカン、ビス（２，３−ジ
ブロモプロピル）スクシネート、ビス（２，３−ジブロ
モプロピル）ｏ−フタレート、ビス（２，３−ジブロモ
プロピル）ｐ−フタレート、ビス（２，３−ジブロモプ
ロピル）ｏ−フタルアミド、ビス（２，３−ジブロモプ
ロピル）ｐ−フタルアミド、トリス（２，３−ジブロモ
プロピル）トリメリテート、トリス（２，３−ジブロモ
プロピル）トリメリトアミド、テトラ（２，３−ジブロ
モプロピル）ピロメリテート、テトラ（２，３−ジブロ
モプロピル）ピロメリトアミド、ビス（２，３−ジブロ
モプロピル）グリセロール、トリメチロールプロパンビ
ス（２，３−ジブロモプロピル）エーテル、ビス（２，
３−ジブロモプロピル）タータミド、Ｎ，Ｎ‘−ビス
（２，３−ジブロモプロピル）スクシアミド、Ｎ，Ｎ，
Ｎ’，Ｎ’−テトラ（２，３−ジブロモプロピル）スク
シアミド、Ｎ，Ｎ‘−ビス（２，３−ジブロモプロピ
ル）ウレア、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（２，３−ジ
ブロモプロピル）ウレア、２，２−ビス[４−（２，３
−ジブロモプロピル）−３，５−ジブロモフェニル]プ
ロパン、α、α、α−トリブロモメチルスルフォン、
α、β−ジブロモエチルベンゼン、トリス（２，３−ジ
ブロモプロピル）イソシアヌレート等が例示できる。こ
の中で特に、９，１０，１２，１３，１５，１６−ヘキ
サブロモステアリン酸、９，１０，１２，１３，１５，
１６−へキサブロモステアリン酸メチルエステル、同エ
チルエステル、トリス（２，３−ジブロモプロピル）イ
ソシアヌレートを用いることが好ましい。

【００２５】また上記の非イオン有機ハロゲン化合物に
おいて、臭素の代わりに塩素、ヨウ素を含む有機ハロゲ
ン化合物を用いても良い。この中で本発明の有機ハロゲ
ン化合物として好ましいのは上記の臭素化合物の臭素を
塩素またはヨウ素に置き換えたものが例示できる。また
これらの有機ハロゲン化合物は、単独で使用してもよい
し、２種類以上を併用してもよい。

【００２６】本発明の有機ハロゲン化合物の添加量とし
ては、ハンダ付けフラックス全量に対し、塩素換算量で
０．０２〜２０質量％の範囲内、好ましくは０．１〜１
０質量％の範囲内である。有機ハロゲン化合物の添加量
が０．０２質量％より少ないと、リフロー時に十分なハ
ンダ濡れ性が得られず、２０質量％より多いと、フラッ
クスの絶縁抵抗が悪化（信頼性の悪化）するばかりか他
のフラックス成分の配合量を削減することになり、ハン
ダ付けフラックスに求められる他の機能を十分に果たす
ことができなくなる。なお本発明において塩素換算量と
は、有機ハロゲン化合物のハロゲンを塩素に換算した分
子量を用いての換算量を示す。

【００２７】本発明のハンダ付けフラックスにおいて
は、溶剤、チクソトロピック剤、その他必要に応じてそ
の他上記以外の活性剤、上記以外の樹脂成分、防錆剤、
酸化防止剤等を添加することができる。

【００２８】またハンダ付けフラックスの印刷性を改善
するために添加されるチキソトロピックトロピック剤と
しては、微細なシリカ粒子、カオリン粒子などの無機系
のもの、または水添ヒマシ油、アマイド化合物などの有
機系のものが使用できる。

【００２９】本発明のハンダ付けフラックスに用いる溶
剤としては、通常のハンダ付けフラックスと同様に、ハ
ンダペーストとしたときの印刷適性が必要であり、樹脂
成分、活性剤、チクソトロピック剤などとの溶解性が高
く、リフロー後に残査が生じない有機系溶剤が挙げられ
る。この溶剤の沸点があまりに低いと、印刷時に揮発す
るので、ハンダペーストの粘度が高くなり著しく作業性
が低下する。沸点があまりに高いと、リフローしても揮
発せずハンダ表面にベタベタしたフラックス残査が残
り、また絶縁抵抗などの信頼性の観点から好ましくな
い。

【００３０】溶剤としては、従来のフラックスやハンダ
ペーストと同様にアルコール類、エーテル類、エステル
類、グリコールの中級または高級アルコール類、芳香族
系の溶剤を、１種または２種以上混合して用いることが
できる。例えばベンジルアルコール、ブタノール、エチ
ルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ブチルカルビトー
ル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエ
チレングリコールヘキシルエーテル、プロピレングリコ
ールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノ
ヘキシルエーテル、ジエチレングリコールーモノ２エチ
ルヘキシルエーテル、２−エチル−１，３−ヘキサンジ
オール、ジオクチルフタレート、キシレン、またはこれ
らの混合溶媒が例示できる。

【００３１】更に回路の銅を防錆するためフラックス中
に、アゾール類、例えばベンゾトリアゾール、ベンズイ
ミダゾール、トリルトリアゾールなどを配合しても良
い。防錆剤の添加量は、フラックス全量に対して０．０
５〜２０質量％の範囲内が好ましい。

【００３２】還元剤としては、通常合成樹脂などの還元
剤として使用されている溶剤に溶解可能なフェノール系
化合物、リン酸系化合物、硫黄系化合物、トコフェロー
ル及びその誘導体またはアスコルビン酸及びその誘導体
が挙げられる。該還元剤は単独であってもまたは混合し
て使用してもよい。配合量としてはフラックス全量に対
し、０．０００５〜２０質量％の範囲内、好ましくは
０．０１％〜１０質量％の範囲内である。

【００３３】還元剤を添加することの作用機構は十分に
解明できていないが、おそらくはこれらの還元剤がハン
ダペースト中の溶存酸素あるいは空気中の酸素に働き、
ハンダ金属の酸化を抑制することによると思われる。ま
た、これらの還元剤はハロゲン含有成分から遊離してく
るハロゲンのアクセプターとして働くので、遊離したハ
ロゲンがハンダ金属、特にハンダ金属中のＺｎと反応す
るのを効果的に防止しているためと考えられる。Ｐｂ含
有ハンダにおいても同様な効果を有すると考えられる。

【００３４】本発明において、必要に応じて用いるイオ
ン性活性剤としては、例えばイソプロピルアミン臭化水
素酸塩、ブチルアミン塩化水素酸塩、シクロヘキシルア
ミン臭化水素酸塩等のハロゲン化水素酸アミン塩、１，
３−ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩等が挙げられ
る。しかしこれらの活性剤は、フラックスをハンダペー
ストとしたとき保存安定性を低下させるので使用態様、
使用目的に応じて使用することが必要である。

【００３５】活性剤の一成分として用いられる有機酸成
分としては、従来周知のコハク酸、フタル酸、ステアリ
ン酸、セバシン酸等が挙げらる。またリフロー温度に達
した時に有機酸を発生する化合物である有機酸誘導体も
有機酸成分として好適に用いられる。例えば各種脂肪族
カルボン酸エステル、芳香族カルボン酸エステル、脂肪
族スルホン酸エステル、芳香族スルホン酸エステル等が
挙げられる。具体的な例としては、パラトルエンスルホ
ン酸−ｎ−プロピル、パラトルエンスルホン酸イソプロ
ピル、パラトルエンスルホン酸イソブチル、パラトルエ
ンスルホン酸−ｎ−ブチル、ベンゼンスルホン酸−ｎ−
プロピル、ベンゼンスルホン酸イソプロピル、ベンゼン
スルホン酸イソブチル、サリチル酸−ｎ−プロピル、サ
リチル酸イソプロピル、サリチル酸イソブチル、サリチ
ル酸−ｎ−ブチル、４−ニトロ安息香酸イソプロピル、
４−ニトロ安息香酸−ｔ−ブチル、メタクリル酸−ｔ−
ブチル、アクリル酸−ｔ−ブチル、マロン酸−ｔ−ブチ
ル、ブロモ酢酸−ｔ−ブチルなどが挙げられる。添加量
としてはフラックス全量に対して０．０１〜２０質量
％、好ましくは０．０５〜５質量％の範囲を使用する。

【００３６】上記の分解性の有機酸エステルは、単独で
はリフロー温度においても分解性が低いため、分解を促
進するためには少量のエステル分解触媒の添加が有効で
ある。エステル分解触媒としては、分解性の有機酸エス
テルがリフロー温度で分解して酸の発生を促進する作用
を有する触媒であればよいが、その中で特に有機塩基と
ハロゲン化水素酸塩が有効である。

【００３７】本発明のハンダ付けフラックスに好適に使
用できるＰｂフリーハンダ合金の金属組成としては、Ｓ
ｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｉｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｂｉ
系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ
−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ａｕ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ−Ｃｕ系、
Ｓｎ−Ｇｅ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｓｂ
−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ａｇ系、
Ｓｎ−Ｂｉ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ
−Ｂｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ａ
ｇ−Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｓｎ−
Ｚｎ−Ｂｉ系が挙げられる。

【００３８】上記の具体例としては、４８Ｓｎ／５２Ｉ
ｎ、４３Ｓｎ／５７Ｂｉ、９７Ｉｎ／３Ａｇ、５８Ｓｎ
／４２Ｉｎ、９５Ｉｎ／５Ｂｉ、６０Ｓｎ／４０Ｂｉ、
９１Ｓｎ／９Ｚｎ、９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇ、９９．
３Ｓｎ／０．７Ｃｕ、９５Ｓｎ／５Ｓｂ、２０Ｓｎ／８
０Ａｕ、９０Ｓｎ／１０Ａｇ、Ｓｎ９０／Ｂｉ７．５／
Ａｇ２／Ｃｕ０．５、９７Ｓｎ／３Ｃｕ、９９Ｓｎ／１
Ｇｅ、９２Ｓｎ／７．５Ｂｉ／０．５Ｃｕ、９７Ｓｎ／
２Ｃｕ／０．８Ｓｂ／０．２Ａｇ、９５．５Ｓｎ／３．
５Ａｇ／１Ｚｎ、９５．５Ｓｎ／４Ｃｕ／０．５Ａｇ、
５２Ｓｎ／４５Ｂｉ／３Ｓｂ、５１Ｓｎ／４５Ｂｉ／３
Ｓｂ／１Ｚｎ、８５Ｓｎ／１０Ｂｉ／５Ｓｂ、８４Ｓｎ
／１０Ｂｉ／５Ｓｂ／１Ｚｎ、８８．２Ｓｎ／１０Ｂｉ
／０．８Ｃｕ／１Ｚｎ、８９Ｓｎ／４Ａｇ／７Ｓｂ、８
８Ｓｎ／４Ａｇ／７Ｓｂ／１Ｚｎ、９８Ｓｎ／１Ａｇ／
１Ｓｂ、９７Ｓｎ／１Ａｇ／１Ｓｂ／１Ｚｎ、９１．２
Ｓｎ／２Ａｇ／０．８Ｃｕ／６Ｚｎ、８９Ｓｎ／８Ｚｎ
／３Ｂｉ、８６Ｓｎ／８Ｚｎ／６Ｂｉ、８９．１Ｓｎ／
２Ａｇ／０．９Ｃｕ／８Ｚｎなどが挙げられる。この中
でも特にＺｎを含有したＰｂフリーハンダ合金が好まし
い。また、ハンダ粉末の場合、異なる組成のハンダ粉末
を２種類以上混合したものでもよい。

【００３９】本発明のハンダ付けフラックスは、フロー
用の液状フラックスや糸ハンダのヤニにも使用できる。
液状フラックスで使用する場合は溶剤としてイソプロピ
ルアルコール等を使用し、固形分濃度４０〜７０質量％
程度に希釈すればよい。また糸ハンダ用ヤニに使用する
場合、溶剤を使用せず溶剤以外の材料をロジンの軟化点
以上で調合し、常温で固化し、ハンダ粉末を混合して糸
ハンダとすればよい。

【００４０】本発明のフラックスおよびハンダペースト
は、例えばプリント配線板にハンダペーストを印刷し、
これに電子部品を仮止めし、リフローして回路基板を製
造する際に好適に使用される。本発明のフラックス、ハ
ンダペーストおよび糸ハンダ等の使用方法、並びに電子
部品接合物の製造方法では、例えばハンダ付けを所望す
る部分に、印刷法等でハンダペーストを塗布し、電子部
品を載置、仮止めし、その後加熱してハンダ粒子を溶融
し凝固させることにより電子部品を基板に接合すること
ができる。

【００４１】基板と電子部品の接合方法(実装方法)とし
ては、例えば表面実装技術(ＳＭＴ)があげられる。この
実装方法は、まずハンダペーストを印刷法により基板、
例えば配線板上の所望する箇所に塗布する。ついで、チ
ップ部品やQFPなどの電子部品を該ハンダペースト上に
載置し、リフロー熱源により一括してハンダ付けを行な
う。リフロー熱源には、熱風炉、赤外線炉、蒸気凝縮ハ
ンダ付け装置、光ビームハンダ付け装置を使用すること
ができる。

【００４２】本発明のリフロープロセスは、プリント配
線板の温度を均一にするためのプレヒートとハンダの融
点以上に加熱する工程で行なわれる。それぞれの条件
は、ハンダ合金で異なるが、９１Ｓｎ/９Ｚｎ,８９Ｓｎ
/８Ｚｎ/３Ｂｉ,８６Ｓｎ/８Ｚｎ/６Ｂｉなどの錫−亜
鉛系の場合、それぞれの条件は、プレヒートが１３０〜
１８０℃、好ましくは、１５０〜１７０℃、プレヒート
時間が６０〜１２０秒、好ましくは、６０〜９０秒、リ
フロー温度は２００〜２３０℃、好ましくは、２１０〜
２２０℃、リフロー時間が２０〜６０秒、好ましくは、
３０〜４０秒である。なお、他の合金系におけるリフロ
ー温度は、用いる合金の融点に対して、＋２０〜＋５０
℃、好ましくは、合金の融点に対し、＋２０〜＋３０℃
とし、他のプレヒート温度、プレヒート時間、リフロー
時間は上記と同様の範囲であればよい。

【００４３】本発明のハンダ付けフラックスを用いるこ
とにより、従来大気中でリフローが難しかった、Ｐｂフ
リーハンダ、特に亜鉛を含むハンダ合金系でもハンダ付
けを実施することが可能となり、また配線板などの基板
へのハンダの濡れ性が向上し、ハンダボールの発生も少
なくなり、リフロー特性の高い処理ができる。

【００４４】その後、基板を冷却し表面実装が完了す
る。この実装方法による電子接合物の製造方法において
は、プリント配線板等の基板（被接合板）の両面に接合
を行なうことも容易にできる。なお、本発明のハンダペ
ーストを使用できる電子部品としては、例えば、ＬＳ
Ｉ、抵抗器、コンデンサ、トランス、インダクタンス、
発振子・振動子等があげられるが、これに限定されるも
のではない。

【００４５】また本発明は、あらかじめ基板の所定の表
面、例えばプリント基板の回路金属の、所定の表面にの
み化学反応により粘着性皮膜を形成し、これにハンダ粉
末を付着させた後、フラックスを塗布し、ハンダの溶融
温度まで加熱してリフローさせ、ハンダバンプを形成し
た回路基板（特開平７−７２４４公報）上に、本発明の
ハンダペーストを用いてＳＭＴ（表面実装技術）で実装
した場合、ハンダ中のボイドが減少するなどの優れた接
合物の信頼性が得られる。

【００４６】（実施例）以下実施例をもって発明の内容
をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定さ
れるものではない。

【００４７】＜試験法＞ＪＩＳＺ−３２８４（付属書１
０）によりぬれ効力及びディウェッティング試験を行っ
た。銅板に６．５ｍｍφ厚み０．２ｍｍのメタルマスク
を用いて、ハンダペーストを印刷し、２３５℃のソルダ
バスで加熱した。ハンダ溶解後５秒後に取り出し、広が
りの度合いを判定した。ＪＩＳＺ−３２８４（付属書１
１）によりハンダボール試験を行なった。アルミナ板に
６．５ｍｍφ厚み０．２ｍｍのメタルマスクを用いて、
ハンダペーストを印刷し、２３５℃のソルダバスで加熱
した。ハンダ溶解後５秒後に取り出し、ソルダボールの
粒径、数を観察した。また、ＥＩＡＪ ＥＴ−７４０４
に準じたハンダペーストウェッテングバランス法にて濡
れ力を測定した。測定器として、マルコム製ソルダペー
スト濡れ性試験器ＳＰ−２を用いた。

【００４８】銅板に６．５ｍｍφ厚み０．３ｍｍのメタ
ルマスクを用いて、ハンダペーストを印刷し、銅パイプ
（外径５ｍｍ、内径４ｍｍ）における大気リフローでの
濡れ力（ｍＮ）を、温度プロファイルを、室温から１８
０℃まで加温速度１．５℃／分、１８０℃で３分保持、
２３０℃まで加温速度２℃／分、２３０℃で３秒保持と
して測定した。ｐＨの測定は、トルエン５０ｍｌ、イソ
プロピルアルコール４９．５ｍｌ、水０．５ｍｌからな
る混合液に、フラックス４ｇを溶解してｐＨ計で測定し
た。なおハンダペーストの場合は、フラックス４ｇに相
当するハンダペーストを計りとりフラックスと同様にし
て測定した。

【００４９】（実施例１〜１０、比較例１〜５） ＜フラックス及びハンダペーストの製造＞チクソトロピ
ック剤として水添ヒマシ油、活性剤としてシクロヘキシ
ルアミン臭化水素酸塩、防錆剤としてベンゾトリアゾー
ル、溶剤としてプロピレングリコールモノフェニルエー
テル、有機活性剤として９，１０，１２，１３，１５，
１６−ヘキサブロモステアリン酸または１，２，５，
６，９，１０−ヘキサブロモシクロドデカン、有機酸成
分としてパラトルエンスルホン酸−ｎ−プロピルを用い
た。樹脂成分としては、本発明の酸価１６５，軟化点７
８℃の天然ロジン、酸価１６０、軟化点１２０℃の不均
化ロジン、酸価１７０、軟化点８５℃の水添ロジンおよ
び本発明からは除外される酸価１５０、軟化点１４０℃
の重合ロジンを添加した。

【００５０】有機アミンとして、本発明の沸点１５６
℃、ｐＫａ１０．３のトリプロピルアミン、沸点１０６
℃、ｐＫａ１１．１２のピペリジン、沸点１２７℃、ｐ
Ｋａ１１．０７の２，６−ジメチルピペリジン、沸点１
３１℃、ｐＫａ１０．４５の１−エチルピペリジン、本
発明からは除外される沸点１８４℃、ｐＫａ４．５８の
アニリン、沸点１８５℃、ｐＫａ９．３４のベンジルア
ミン、沸点２１０℃、ｐＫａ１１．０のジ−ｎ−アミル
アミンを適宜加えてハンダ付けフラックスを調製した。
その配合を表１に示した。

【００５１】活性剤として有機ハロゲン化合物を用いた
ハンダ付けフラックスにおいて、軟化点が１００℃以下
のカルボン酸基を有する樹脂成分、及び沸点が５０℃〜
２００℃の範囲内、ｐＫａが１０．０〜１１．５の範囲
内のアミンを含有した実施例１〜８においては、優れた
濡れ性を発現した。実施例１〜８と比較して、有機ハロ
ゲン化合物を含まない比較例１、軟化点が１００℃以下
のカルボン酸基を有する樹脂成分を含まない比較例２、
沸点が５０℃〜２００℃の範囲内、またはｐＫａが１
０．０〜１１．５の範囲内以外のアミンを含む比較例３
〜５では、実用レベルの濡れ性を発現しなかった。この
ハンダ付けフラックス１０質量％に、８９Ｓｎ／８Ｚｎ
／３Ｂｉのハンダ粉末を９０質量％を添加し、プラネタ
リーミルで混練し、ハンダペ−ストを製造した。

【００５２】測定結果を表１、表２および表３に示す。

【表１】

【００５３】

【表２】

【００５４】

【表３】

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、軟化点が１００℃
以下のカルボン酸基を有する樹脂成分、沸点が５０℃〜
２００℃の範囲内であってｐＫａが１０．０〜１１．５
の範囲内の有機アミンおよび活性剤として非イオン性有
機ハロゲン化合物を含有するハンダ付け用フラックスを
用いることにより、ハンダペーストとしたとき、反応性
の高いＺｎ等を含むＰｂフリーハンダを用いた場合にお
いても保存安定性があり、活性剤の性能も劣化すること
なく、リフロー及び溶融後の未溶融粒子及びハンダボー
ルの発生が防止でき、極めて優れたハンダ付け性のある
ハンダペーストが得られた。このためこのハンダペース
トを用いたときには接着性の優れた回路基板および電子
部品の接合物が容易に安定して製造できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 93/04 Ｃ０８Ｌ 93/04 101/08 101/08 Ｈ０５Ｋ 1/18 Ｈ０５Ｋ 1/18 Ｚ 3/34 ５０３ 3/34 ５０３Ｚ ５０５ ５０５Ｂ ５０７ ５０７Ｚ ５１２ ５１２Ｃ // Ｂ２３Ｋ 1/00 ３３０ Ｂ２３Ｋ 1/00 ３３０Ｅ Ｆターム(参考） 4J002 AA061 AF021 EB017 EB027 EB047 EB117 EB127 EB137 EC037 EC047 EC057 EC067 ED047 ED077 EE037 EF057 EF067 EH037 EH097 EH147 EN026 EP017 EP027 EP037 ET017 EU016 EU026 EU076 EU197 EV217 FD030 FD200 GJ01 GQ00 GT00 HA05 5E319 AA03 AC01 BB01 BB02 BB05 CC33 CD26 GG03 5E336 AA04 EE01 GG07

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カルボン酸基を有し軟化点が１００℃以
   下の樹脂成分、酸解離定数（ｐＫａ）が１０．０〜１
   １．５の範囲内で沸点が５０℃〜２００℃の範囲内であ
   る有機アミンおよび非イオン性有機ハロゲン化合物を含
   有することを特徴とするハンダ付けフラックス。
2. 【請求項２】 樹脂成分を１〜５０質量％、有機アミン
   を０．０５〜２０質量％の範囲で含み、全体としてｐＨ
   が４〜９の範囲内である請求項１に記載のハンダ付けフ
   ラックス。
3. 【請求項３】 樹脂成分が、酸価が１４０〜１８０ｍｇ
   ＫＯＨ／ｇ、軟化点が６０〜９０℃の天然ロジン、不均
   化ロジン、水添ロジン、変性ロジンの一種または２種以
   上の混合物を含む樹脂である請求項１または２に記載の
   ハンダ付け用フラックス。
4. 【請求項４】 有機アミンが、炭素、水素、窒素元素を
   含む脂肪族モノアミンまたは脂環式モノアミンである請
   求項１〜３の何れか１項に記載のハンダ付けフラック
   ス。
5. 【請求項５】 有機アミンが、３−アミノペンタン、ｉ
   ｓｏ−アミルアミン、ネオペンチルアミン、ｔ−ペンチ
   ルアミン、ｎ−ペンチルアミン、ｎ−ヘキシルアミン、
   シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、２−オクチル
   アミン、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、ジ
   −ｉｓｏ−プロピルアミン、ジ−ｉｓｏ−ブチルアミ
   ン、ジ−ｎ−ブチルアミン、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミ
   ン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、
   Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、ピペリジン、
   Ｎ−メチルピペリジン、２−メチルピペリジン、３−メ
   チルピペリジン、４−メチルピペリジン、Ｎ−エチルピ
   ペリジン、２−エチルピペリジン、３−エチルピペリジ
   ン、４−エチルピペリジン、１−ｎ−プロピルピペリジ
   ン、２，６−ジメチルピペリジン、３，５−ジメチルピ
   ペリジン、２，２，６−トリメチルピペリジン、２，
   ２，４−トリメチルピペリジン、２，２，６，６−テト
   ラメチルピペリジン、ピロリジン、２，５−ジメチルピ
   ロリジン、Ｎ−メチルピロリジン、ヘキサメチレンイミ
   ン、ヘプタメチレンイミンから選択される何れか１つで
   ある請求項１〜４の何れか１項に記載のハンダ付けフラ
   ックス。
6. 【請求項６】 請求項１〜５の何れか１項に記載のハン
   ダ付けフラックスを用いたハンダ粉末とを含むハンダペ
   ースト。
7. 【請求項７】 ハンダ粉末がＰｂフリーハンダであるこ
   とを特徴とする請求項６に記載のハンダペースト。
8. 【請求項８】 Ｐｂフリーハンダ粉末が亜鉛を含むこと
   を特徴とする請求項７に記載のハンダペースト。
9. 【請求項９】 請求項６〜８の何れか１項に記載のハン
   ダペーストを回路基板上に塗布し、該塗布部に電子部品
   を載置し、その後回路基板を加熱して電子部品を回路基
   板上に接合する回路基板の製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項１〜５の何れか１項に記載のハ
    ンダ付けフラックスを溶剤で希釈して作製したフロー用
    液状フラックス。
11. 【請求項１１】 請求項１〜５の何れか１項に記載のハ
    ンダ付けフラックスとハンダ合金とを含むヤニ入り糸ハ
    ンダ。
12. 【請求項１２】 ハンダ合金が亜鉛を含むことを特徴と
    する請求項１１に記載のヤニ入り糸ハンダ。
13. 【請求項１３】 請求項１〜５の何れか１項に記載のハ
    ンダ付けフラックスを用いて製造した回路基板、及び電
    子部品の接合物。